操作系统经典问题：生产者-消费者模型与信号量实现

在本资源文档"os经典问题.doc"中，主要探讨了操作系统中经典的生产者-消费者问题及其扩展。这个问题通常涉及到并发系统中的资源共享和同步控制。以下是两个扩展问题的详细阐述： 1. 扩展一（北大1991年题目） 该问题涉及一个容量无限大的仓库，存储A和B两种物品，但数量必须满足关系式M ≤ (A物品数量 - B物品数量) ≤ N，其中M和N为正整数。为了解决这个入库问题，使用了信号量（Semaphore）和PV操作（P操作用于减去信号量，V操作用于增加信号量）。设计的Pascal代码中，定义了四个信号量mutex（互斥锁）、sa（A物品的可用数量）、sb（B物品的可用数量），并创建了两个并发过程：A物品入库和B物品入库。当有新的A或B物品需要入库时，首先检查相应信号量，获取入库许可后，对互斥锁加锁，进行入库操作，然后释放信号量和互斥锁，确保并发安全。 2. 扩展二（北大1995年题目） 这个题目则将仓库容量限制为N，并且引入了一个新需求：A和B物品数量满足关系-M ≤ A物品数量 - B物品数量 ≤ N。此外，还存在一个消费进程，每次取出一个A和一个B组合成C。这里同样使用信号量和PV操作来同步。代码中定义了更多的信号量如empty1/2（表示A/B物品空位）、full1/2（表示A/B物品满的状态），以及三个进程：A物品入库、B物品入库和消费C。入库过程中，每个物品在空位上等待，获取到空位后入库，同时更新相应信号量状态，确保库存控制的同时避免资源冲突。 总结来说，这些题目着重考察了操作系统中如何通过信号量机制实现多进程环境下的资源管理，包括并发控制、同步以及避免死锁等问题。理解并熟练运用这些原理对于理解和解决实际的并发编程问题至关重要。通过这些问题，学习者能够提升对操作系统内核工作原理的深入理解，并锻炼在复杂环境中编写和调试并发程序的能力。